螢火蟲算法

螢火蟲算法

螢火蟲算法(Firefly Algorithm)是一種啟發式算法,靈感來自於螢火蟲閃爍的行為。螢火蟲的閃光,其主要目的是作為一個信號系統,以吸引其他的螢火蟲。劍橋大學的Xin-She Yang(音譯:楊新社)教授提出了螢火蟲算法,其假設為:

螢火蟲不分性別,這樣一個螢火蟲將會吸引到所有其他的螢火蟲;吸引力與它們的亮度成正比,對於任何兩個螢火蟲,不那么明亮的螢火蟲被吸引,因此移動到更亮的一個,然而,亮度又隨著其距離的增加而減少;如果沒有比一個給定的螢火蟲更亮的螢火蟲,它會隨機移動。

亮度應與目標函式聯繫起來。螢火蟲算法是以自然為靈感的啟發式最佳化算法。

基本介紹

  • 中文名:螢火蟲算法
  • 外文名:Firefly Algorithm
  • 類別:仿生群智慧型最佳化算法
  • 提出者:Xin-She Yang
  • 靈感來源:來自於螢火蟲閃爍的行為
  • 學科:光學
算法描述,螢火蟲算法的變種,離散螢火蟲算法,多目標螢火蟲算法,拉格朗日FA,混沌FA,混合算法,Memetic 算法,實際套用,

算法描述

螢火蟲算法的偽代碼可以概括為:
Begin
1)目標函式
2)生成一個螢火蟲的初始入口
3)制定光照強度l,因此,它與
(例如,對於最大化問題
;
4)定義吸收係數
while(T < MaxGeneration)
for i =1:n(所有n螢火蟲)
for j =1:n(n螢火蟲)
if({\displaystyle I_{j}>I_{i}}),
移動螢火蟲i向j;
end if
吸引力與距離
;
評估新的解決方案和更新的光強度;
end for j
end for i
排名螢火蟲和找到當前最佳;
end while
處理後的結果和可視化;
end
對於任何一兩隻螢火蟲的主要更新公式
,其中
是步長參數, e
是一個矢量(服從高斯或其他的分布)。
可以證明在
的情況,FA可以簡化為 準粒子群最佳化(PSO).事實上,,如果內環(j)條被刪除,亮度
替換為當前的全球最佳
,FA基本上成為標準PSO。

螢火蟲算法的變種

離散螢火蟲算法

離散形式的螢火蟲算法(Discrete Firefly Algorithm,DFA)DFA優於現有算法如蟻群算法
對於圖像分割,基於FA-方法比Otsu的方法更為有效.同時, 離散螢火蟲算法對QAP問題,Durkota已進很好的實現行
針對負荷預測中的特徵選擇問題,套用FA實現Wrapper特徵選擇算法.

多目標螢火蟲算法

Apostolopoulos and Vlachos對FA進行了一個重要的多目標研究。同時,Yang提出了多目標螢火蟲算法(Multiobjective Firefly Algorithm,MOFA),對連續最佳化問題有很好的效果。

拉格朗日FA

拉格朗日螢火蟲算法用來解決電力系統最佳化單元承諾問題。

混沌FA

混沌螢火蟲算法(Chaotic Firefly Algorithm,CFA)也顯示了算法的有效性。

混合算法

螢火蟲算法與蟻群最佳化算法相結合的混合算法,能夠解決金融投資組合最佳化。

Memetic 算法

一種基於螢火蟲算法(FA)的Memetic算法(FA-MA)被用來最佳化支持向量機(SVR)預測模型的參數。在該FA-MA中,FA用來搜尋全局解空間,而模式搜尋(pattern Search) 被用來進行個體學習和局部解空間搜尋。

實際套用

螢火蟲算法已被套用到幾乎所有領域科學和工程,如數字圖像壓縮和圖像處理,特徵值最佳化,特徵提取和故障檢測,天線設計,工程結構設計, 調度和旅行商問題,語義組成,化學相平衡, 聚類,動態問題, 剛性圖像配準問題,參數選擇,蛋白質摺疊問題等等。

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